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鐵氰化鉀
來源:互聯網

鐵氰[qíng]化鉀(potassium ferricyanide或potassium hexacyanoferrate(Ⅲ))又名六氰合鐵酸鉀、赤血鹽、赤血鹽鉀,是一種無機化合物,通常為紅色晶體,水溶液帶有黃綠色熒光。其化學式為K?[Fe(CN)?],分子量為329.24,密度為1.85 g/cm3,溶于水、丙酮,不溶于乙醇、液氨及乙酸甲酯。鐵氰化鉀見光或溶于水都不穩定,受熱則分解(灼燒可完全分解);在強酸性溶液中可生成有劇毒的氫氰酸氣體,在堿性溶液中與雙氧水反應可被還原成亞鐵氰化鉀;還可與不同金屬鹽生成不同顏色沉淀物。

鐵氰化鉀由德國化學家利奧波德·格麥林(Leopold Gemelin)于1822年發現。十九世紀四十年代,兩位法國化學家沙布斯(J.J.Schabus)和彭尼(F.Ponny)各自獨立地以鐵氰化鉀做外指示劑重鉻酸鉀做標準溶液,滴定硫酸亞鐵。之后,德國化學家羅伯特·本生(Robert Wilhelm Bunsen)于1846年成功測定鐵氰化鉀的組成和結晶。

鐵氰化鉀常用亞鐵氰化鉀氯氣(或高錳酸鉀)反應或以硫酸亞鐵氰化鉀為原料電解制備。其可用于印刷制版,彩色片的漂白以及曬制藍圖等;也可在化學領域中作為指示劑(與三氯化鐵反應生成普魯士藍)或滴定分析用;此外,在工業領域其也用作拋光腐蝕劑、電鍍及蝕刻劑、制革以及造紙等。

相關歷史

鐵氰化鉀是由德國化學家利奧波德·格麥林(Leopold Gemelin)于1822年發現的。1834年,約瑟夫·路易·蓋-呂薩克(J.L.Gay-Lussac)通過將鐵氰化鉀與碳酸鉀一起熔融,首次生產了氰化鉀。

十九世紀四十年代,兩位法國化學家沙布斯(J.J.Schabus)和彭尼(F.Ponny)各自獨立地以鐵氰化鉀做外指示劑,重鉻酸鉀做標準溶液,滴定亞鐵。之后,德國化學家羅伯特·威廉·本生(Robert Wilhelm Bunsen)在1860~1861年間成功測定鐵氰化鉀的組成和結晶。

理化性質

物理性質

鐵氰化鉀分子量為329.24,為栗色或金紅色晶體或粉末,屬正交或單斜晶系。其密度為1.89g/cm3,折射率為1.5660,無特殊氣味,常溫下穩定。溶于水、丙酮,不溶于乙醇液氨乙酸甲酯,其中在水中的溶解度為:0℃時是30.2g/100g水;20℃時是46g/100g水;60℃時是70g/100g水。

化學性質

鐵氰化鉀在紫外光或日光照射下,或在酸性介質中(例如20%的硫酸)并受熱,會分解出劇毒的氫氰酸。由于鐵氰化鉀對水體有嚴重的污染,因此必須進行再生回收使用,以減少其排放量。再生的方法是加入氧化劑,如:、溴、臭氧、過硫酸鹽等使亞鐵氰化鉀氧化為鐵氰化鉀。

同時,鐵氰化鉀不論在酸性溶液中或在堿性溶液中,均呈現較強的氧化性能,其中在強酸性溶液中可生成有劇毒的氫氰酸氣體,在堿性溶液中與雙氧水反應可被還原成亞鐵氰化鉀。此外,其還可與不同金屬鹽生成不同顏色沉淀物。

分解反應

鐵氰化鉀灼燒完全分解,生成有劇毒的氰化鉀和氰。

在酸性溶液中反應

鐵氰化鉀與硫酸共熱,則緩慢分解,生成游離的氫氰酸(有劇毒)。

鐵氰化鉀與濃硫酸共熱,則所生成的氫氰酸會繼續分解,變為一氧化碳和氨氣。

在酸性溶液中,鐵氰化鉀呈現出較強的氧化性能,例如在酸性溶液中,氧化碘化鉀而析出游離碘,反應定量進行。

鐵氰化鉀在酸性溶液中,還可氧化維生素c,本身被還原為亞鐵氰化鉀,在一定條件下,反應定量進行。

此外,鐵氰化鉀還可以氧化S2-、SO32-、S2O42-、S2O52-、S2O32-、S4O62-等離子為SO42-。

在堿性溶液中反應

鐵氰化鉀在堿性溶液中與過氧化氫反應,被還原成亞鐵氰化鉀。

與金屬鹽生成不同顏色的沉淀

鐵氰化鉀可與亞鐵離子生成普魯士藍。

此外,銀、銅、鈷、錳、鋅等離子與鐵氰化鉀反應也可生成不同顏色沉淀。

應用領域

攝影與印刷

在攝影領域,鐵氰化鉀可作為彩色片的漂白劑:彩色感光材料經過顯影后,畫面是由金屬銀和染料兩種物質組成的,還原的金屬銀是黑色,只有將它除掉才能顯示出由染料組成的影象。鐵氰化鉀作為漂白劑與顯影物質相遇,顯影物質很快被氧化而形成彩色灰霧。其也可用來減薄曝光過度或顯影過度的黑白底片,是電影制作中用化學處理法作漸隱漸顯效果的減薄液的主要成分之一。

鐵氰化鉀可用于著色,如曬藍圖時用檸檬酸鐵或草酸鐵銨作感光劑,鐵氰化鉀作顯色劑,其原理是亞鐵鹽與鐵氰化鉀作用,生成不溶性的鐵氰化亞鐵沉淀。其中若鐵氰化鉀用量多,則感光慢,色深,用量少,則感光快,色淺。此外,在印刷制版時,可用鐵氰化鉀對非圖文區作親水處理,完成制版。

化學領域

鐵氰化鉀可用作指示劑,如在鑒別Morphine可待因時,嗎啡具有酚羥基而有弱還原性,遇稀鐵氰化鉀試液,嗎啡被氧化成偽嗎啡,而鐵氰化鉀則被還原成亞鐵氰化鉀,亞鐵氰化鉀再與試液中的三氯化鐵反應生成普魯士藍,即顯藍綠色,而可待因無還原性,不能還原鐵氰化鉀。

鐵氰化鉀溶液作為滴定劑具備很多優點,如鐵氰化鉀能得到很高的純度,水溶液很穩定,是一個比較弱的氧化劑,具有強氧化劑所沒有的選擇性氧化性能等。鐵氰化鉀常被用于滴定分析,如電位滴定法測定鈷精礦中鈷的含量時,在氨性溶液中,加入一定量的鐵氰化鉀,將二價鈷氧化為三價鈷,過量的鐵氰化鉀用硫酸鈷溶液滴定,按電位法確定終點。又如,還原糖的測定,其原理是還原糖在堿性溶液中能把鐵氰化鉀還原為亞鐵氰化鉀,根據鐵氰化鉀的溶液和待測樣品的滴定量,便可計算出待測樣品中還原糖的含量。此外,實驗室常用比較溫和的氧化劑(如鐵氰化鉀)氧化硫胺素生成脫氫硫胺素。

工業領域

鐵氰化鉀主要應用于照相紙、顏料、制藥、肥料、媒染劑等工業,在硬質合金拋光材料中可作為腐蝕拋光液。此外鐵氰化鉀也用作鋼鐵滲碳劑、浮選劑、電鍍及蝕刻劑、阻聚劑以及用于制革、造紙及制造密封膠等。

制備

化學氧化法

此法是利用亞鐵氰化鉀與氯氣(或高錳酸鉀)反應制得。首先在反應器中常溫下溶解六氰合鐵(Ⅱ)酸鉀,然后再60~65℃通入過量氯氣,進行氧化反應,得到鐵氰化鉀,反應液經過蒸發濃縮、冷卻結晶、離心分離、干燥,得到鐵氰化鉀成品。其化學反應如下:

電解氧化法

該方法是以亞鐵氰化鉀為原料電解制備鐵氰化鉀:在亞鐵氰化鉀溶液中加入氫氧化鉀調成弱堿性作為電解液,以石墨作陽極,鐵作陰極。進行電解氧化得到的溶液再進行濃縮、冷卻結晶、離心分離,干燥制得鐵氰化鉀產品。其反應如下:

結構

在鐵氰化鉀晶體中,八面體[Fe(CN)6]3?中心和與CN配體結合,并與K+離子交聯,八面體中心僅有輕微扭曲。在該配位化合物中,內界和外界以離子鍵相結合,其中內界為[Fe(CN)6]3-,外界為K+,由于鐵氰化鉀的外界有三個鉀離子,可知[Fe(CN)6]3-是-3價的,從而可進一步推斷其中心離子是Fe3+。

安全事宜

安全標識象形圖

GHS分類

危害

鐵氰化鉀可經吸入和經食入被吸收到體內,吸入后擴散時(尤其是粉末),可快速達到空氣中顆粒物公害污染濃度。?短期接觸可輕微刺激眼睛、皮膚和呼吸道。其在強酸性條件下,會產生劇毒的氰化氫氣體;加熱時會生成有劇毒的氰化鉀和氰。

急救措施

針對不同情況給予相應急求措施:如果不慎吸入,應脫離現場至空氣新鮮處,并休息;皮膚接觸,應脫去污染的衣物,并用大量水沖洗皮膚;眼睛接觸,應先用大量水沖洗幾分鐘,然后就醫;食入,應立即漱口,并飲用一或兩杯水,然后立即就醫。?

泄漏處置

若鐵氰化鉀不慎泄漏,應將泄漏物清掃進有蓋的容器中。 在適當情況下,可首先潤濕泄漏物防止揚塵,并小心收集殘余物,然后按照當地規定儲存和處置。同時,處理人員可戴防塵面具。?

儲運

鐵氰化鉀應儲存于通風干燥庫房中,包裝必須嚴密,且不可與酸堿類、鐵鹽及食用物品共儲混運。

參考資料 >

鐵氰化鉀.中國大百科全書.2024-02-29

鐵氰化鉀.國際化學品安全卡.2024-03-01

鐵氰化鉀.Pubchem.2024-02-28

The crystallography and param agnetic anisotropy of potassium ferricyanide.royalsocietypublishing.2024-03-01

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